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玻璃溫度計(jì)

玻璃溫度計(jì)glass themometer 用于測(cè)量溫度的玻璃儀器。簡(jiǎn)稱溫度計(jì)。一般采孔徑均勻的玻璃毛細(xì)管制成。管的外壁標(biāo)有刻度,一封閉,另一端焊接感溫泡,內(nèi)盛膨脹系數(shù)大于玻璃的水銀 (又稱汞)、酒精等感溫液體。當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí),感液體體積隨之變化,造成毛細(xì)管中液柱升降。根據(jù)液標(biāo)度讀出溫度值。玻璃溫度計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用方便,量準(zhǔn)確。17世紀(jì)初,出現(xiàn)開(kāi)口的充水溫度計(jì)。
玻璃溫度計(jì)
簡(jiǎn)介
玻璃溫度計(jì)是一種經(jīng)過(guò)人工燒制、灌液等十幾道工藝制作而成,價(jià)格低廉、測(cè)量準(zhǔn)確、使用方便、無(wú)需電源的傳統(tǒng)測(cè)溫產(chǎn)品。在生產(chǎn)和生活中得到廣泛的應(yīng)用。以圓棒或三角棒玻璃作為原材料,以水銀或有機(jī)溶液(煤油、酒精等)作為感溫液,制作出適合不同需求的各種產(chǎn)品。從使用方法上區(qū)分,可以分為全浸式溫度計(jì)和局浸式溫度計(jì)兩種,全浸式溫度計(jì)在測(cè)量液體時(shí)需要將玻璃溫度計(jì)全部放入被測(cè)物中,局浸式只需浸入溫度計(jì)上標(biāo)明的指定位置即可;從刻度面形式又可分為酸蝕刻度和絲印刻度,酸蝕刻度是一種腐蝕雕刻技術(shù),將刻度值寫(xiě)在玻璃棒上,絲印刻度采用絲網(wǎng)印刷工藝將數(shù)字線條圖形印在玻璃上,然后經(jīng)過(guò)熱處理形成了紅褐色、黑色等色彩的釉面效果,耐酸堿油腐蝕,不退色,永不磨損。

  玻璃棒式溫度計(jì)通常為直型,也可根據(jù)用戶的需要制作各種角度。以有機(jī)液體為感溫液的玻璃溫度計(jì)可以測(cè)量-100~+200℃以內(nèi)溫度,而水銀溫度計(jì)可以測(cè)量-30~+600℃以內(nèi)溫度。

種類
玻璃溫度計(jì)由感溫泡、毛細(xì)管、標(biāo)度線、中間泡和安全泡等部分組成。按基本結(jié)構(gòu)形式分為棒式和內(nèi)標(biāo)式兩種。感溫泡中盛裝感溫液體,感溫液體受熱后沿毛細(xì)管內(nèi)孔上升,按標(biāo)度線指示的液面即得出溫度值。高溫溫度計(jì)中需設(shè)中間泡,以增高測(cè)溫起點(diǎn)。安全泡設(shè)于毛細(xì)管頂端,當(dāng)溫度超出設(shè)定范圍時(shí),感溫液體進(jìn)入安全泡,以免漲壞毛細(xì)管。玻璃溫度計(jì)還可按用途分為標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)、量熱溫度計(jì)等多種。
性質(zhì)
溫度計(jì)玻璃為了指示溫度準(zhǔn)確,溫度計(jì)玻璃應(yīng)具備以下性質(zhì):

①熱后效應(yīng)小。熱后效應(yīng)是溫度計(jì)玻璃經(jīng)受溫度變化后,感溫泡不能保持原狀的現(xiàn)象,使用時(shí)零點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)上升或下降。造成零點(diǎn)上升的原因是:標(biāo)定零點(diǎn)時(shí),玻璃尚未達(dá)到最穩(wěn)定狀態(tài),致使使用時(shí)玻璃結(jié)構(gòu)仍在不斷改變,感溫泡不斷縮小。解決方法是 陳化后重新定標(biāo)。造成零點(diǎn)下降的原因是:玻璃成分不適宜,感溫泡經(jīng)一定時(shí)間后體積變大。解決方法是采用單一的鈉或作玻璃中的 堿金屬成分。
②具有 熱穩(wěn)定性和 化學(xué)穩(wěn)定性。
③燈工性能良好。玻璃的粘度應(yīng)適宜于燈工操作,在火焰中反復(fù)加熱時(shí),玻璃表面不得發(fā)生失透現(xiàn)象。
④ 機(jī)械強(qiáng)度高。特別是最高使用溫度在 400℃以上的溫度計(jì)應(yīng)具備優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度,以保證在高內(nèi)壓下體積恒定。

現(xiàn)一般用德國(guó) 1885年創(chuàng)制的耶那 16Ⅲ玻璃制造最高使用溫度在 360℃以下溫度計(jì),用硼 硅酸鹽玻璃制造500℃以下溫度計(jì),用 硅酸鹽玻璃制造650℃以下溫度計(jì)。

制造
包括制坯、灌液、定標(biāo)、刻度4個(gè)步驟。①制坯:首先在毛細(xì)管玻璃料中吸入一定量汞,根據(jù)汞柱長(zhǎng)度和粗細(xì)度選取孔徑適合和均勻的毛細(xì)管。燈工焊接感溫泡,對(duì)感溫泡容積進(jìn)行定量并封沒(méi)。用稀酸清洗污附物后烘干。最后退火和陳化。②灌液:將毛細(xì)管和感溫泡抽真空,灌入經(jīng)過(guò)清洗與蒸餾處理的純凈汞或其他感溫液體,經(jīng)加熱清除殘存空氣并溢出多余汞。充入干凈保護(hù)氣體(氮或氫)并封閉頂端。③定標(biāo):將經(jīng)上述步驟的溫度計(jì)置入恒溫裝置,在其上限溫度下長(zhǎng)時(shí)間(72h以上)處理,然后參照標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)在恒溫槽中劃線定標(biāo)。

棒式溫度計(jì)定在毛細(xì)管玻璃棒上;內(nèi)標(biāo)式溫度計(jì)定在乳白玻璃標(biāo)度板上。定標(biāo)恒溫槽有低溫槽(0℃以下)、冰點(diǎn)槽(0℃)、水槽(70~95℃)、水沸點(diǎn)槽(100℃)、油槽(75~300℃)和鹽槽(300~600℃)等多種。④刻度:在定標(biāo)后的溫度計(jì)玻璃棒或標(biāo)度板上涂以蠟層,用刻度機(jī)刻劃度線,再用氫氟酸腐蝕被刻去蠟層的玻璃表面。用熱水洗凈蠟層,刻度數(shù)字和標(biāo)志等便清晰可見(jiàn)。寒暑表、體溫計(jì)等也有采用木板、紙板或鋁板等刻印的。

影響玻璃溫度計(jì)使用的因素
基本上可分為兩大類。一類是玻璃溫度計(jì)在分度或檢定時(shí)由標(biāo)準(zhǔn)器本身的不確定度和標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備帶來(lái)的。另一類不確定度來(lái)源是玻璃溫度計(jì)的特性及測(cè)試方法所帶來(lái)的。主要表現(xiàn)為有六點(diǎn):

一、人員讀數(shù)的影響

在讀取溫度計(jì)數(shù)值時(shí),如果眼睛的視線與溫度計(jì)刻線不垂直,讀取的示值就會(huì)偏高或偏低。對(duì)于一等水銀溫度計(jì),可通過(guò)正、反兩方面并取其平均值,以消除或減小讀數(shù)偏差。

二、標(biāo)尺位移對(duì)示值的影響

由于溫度計(jì)的玻璃受熱后產(chǎn)生熱膨脹,導(dǎo)致內(nèi)標(biāo)式溫度計(jì)的標(biāo)尺與毛細(xì)管的相對(duì)位置會(huì)產(chǎn)生微小的變化,從而影響溫度示值,成為一個(gè)測(cè)量不確定度分量。一般而言有熱膨脹產(chǎn)生的此項(xiàng)分量可忽略不計(jì)。

三、毛細(xì)管不均勻?qū)κ局档挠绊?/P>

玻璃溫度計(jì)在標(biāo)尺定點(diǎn)、刻度和檢定時(shí),是在幾個(gè)規(guī)定的點(diǎn)上進(jìn)行的。這種分度和檢定方法基于把毛細(xì)管看成均勻的,而實(shí)際情況并非如此。由于毛細(xì)管孔徑并不均勻,會(huì)造成小間隔刻度有誤差。對(duì)于準(zhǔn)確度不高的溫度計(jì),該誤差可忽略不計(jì),但對(duì)于一、二等標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)必須進(jìn)行修正。

四、露出液柱對(duì)示值的影響

理論上,全浸式溫度計(jì)與局浸式溫度計(jì)使用的條件,應(yīng)與分度的條件一致。但有時(shí)由于條件所限,全浸式要做局浸式使用,露出液柱的影響會(huì)造成溫度計(jì)示值偏低。局浸式也會(huì)由于露出液柱在分度時(shí)與使用時(shí)的環(huán)境溫度不同,對(duì)示值產(chǎn)生影響。上述兩種情況對(duì)測(cè)溫造成的影響,必須通過(guò)對(duì)露出液柱溫度修正來(lái)消除這一影響。

五、時(shí)間滯后對(duì)測(cè)量的影響

溫度計(jì)的時(shí)間滯后誤差以時(shí)間常數(shù)表示。時(shí)間常數(shù)就是溫度示值上升或下降到最終值和初始值之差的 62.3%所需的持續(xù)時(shí)間。

時(shí)間常數(shù)與溫度間的種類、長(zhǎng)短、感溫泡的形狀及玻璃的厚薄有關(guān),同時(shí)也與被測(cè)介質(zhì)周圍的情況、液體或氣體的種類以及是否均勻有關(guān)。由于溫度計(jì)有時(shí)間滯后誤差,所以在使用或檢定溫度計(jì)時(shí),必須將溫度計(jì)與被測(cè)介質(zhì)真正達(dá)到熱平衡時(shí)方可讀數(shù)。

六、零位變化對(duì)示值的影響

零點(diǎn)變化是由玻璃的熱后效引起的。當(dāng)玻璃感溫泡所感受的溫度逐漸升高時(shí),玻璃分子也隨之重新進(jìn)行排列,溫度升高使得玻璃感溫泡的體積增大,這時(shí)如果將溫度計(jì)從高溫介質(zhì)中取出,突然降溫會(huì)使玻璃分子的重新排列而跟不上溫度的變化,從而使溫度感溫泡的體積不能恢復(fù)原狀,這就是玻璃的熱后效。由于熱后效,使感溫泡的體積比使用前稍大了一些,所以會(huì)造成此時(shí)的零位比使用前有所降低。盡管這個(gè)零位的降低是暫時(shí)的,以后隨著玻璃分子結(jié)構(gòu)慢慢的恢復(fù),感溫泡的體積也會(huì)逐漸恢復(fù),但需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。這就是溫度計(jì)特別是標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)零位變化產(chǎn)生的原因。零位的變化會(huì)直接對(duì)溫度的測(cè)量不確定度產(chǎn)生影響。

生活當(dāng)中常用的玻璃溫度計(jì)
在生活當(dāng)中最最常用到的玻璃溫度計(jì)就屬玻璃體溫計(jì)了。它可使隨體溫升高的水銀柱保持原有位置,便于使用者隨時(shí)觀測(cè)自己的體溫狀況。

玻璃體溫計(jì)可分為口腔用體溫計(jì)與肛門(mén)用體溫計(jì) ?谇挥皿w溫計(jì)感溫泡(水銀球)細(xì)而長(zhǎng),全長(zhǎng)110毫米;肛門(mén)用體溫計(jì)的感溫炮粗而短,全長(zhǎng)110毫米左右,精神失常和高熱神志不清的病人及幼兒和不能用鼻呼吸者都不能用口溫計(jì)測(cè),只能用肛溫計(jì)測(cè)。

由于玻璃的結(jié)構(gòu)比較致密,水銀的性能非常穩(wěn)定,所以玻璃體溫計(jì)具有示值準(zhǔn)確、穩(wěn)定性高的特點(diǎn),還有價(jià)格低廉、不用外接電源的優(yōu)點(diǎn),深受人們特別是醫(yī)務(wù)工作者的信賴。但玻璃體溫計(jì)的缺陷也比較明顯,易破碎,存在水銀污染的可能;測(cè)量時(shí)間比較長(zhǎng),對(duì)急重病患者、老人、嬰幼兒等使用不方便,讀數(shù)比較費(fèi)事等。

玻璃體溫計(jì)可分為片式體溫計(jì)、電子式體溫計(jì)、耳式體溫計(jì)三類:

一、片式體溫計(jì)

不斷發(fā)展的新技術(shù)又帶來(lái)了一種非常奇特的體溫計(jì),可以叫片式體溫計(jì)或點(diǎn)陣式體溫計(jì)。這種體溫計(jì)只有名片大小,長(zhǎng)6~7厘米、寬0.5厘米左右,上面布滿了一些附有數(shù)字的排列整齊的圓點(diǎn)。在進(jìn)行體溫測(cè)試后,某一數(shù)值以下的圓點(diǎn)會(huì)全都變暗,而其余圓點(diǎn)顏色不變,使用者即可根據(jù)上述變化確定體溫。這種溫度計(jì)價(jià)格不高,體積較小,便于攜帶和儲(chǔ)存,本身污染非常小,特別適用于醫(yī)療機(jī)構(gòu),可以一次性使用,避免交叉感染。

玻璃體溫計(jì)屬于國(guó)家強(qiáng)制檢定計(jì)量器具,而且生產(chǎn)和使用歷史較長(zhǎng),無(wú)論是在產(chǎn)品質(zhì)量還是在監(jiān)督管理方面基本上比較規(guī)范。但是,很多數(shù)字溫度計(jì)、耳溫計(jì)以前是以保健用品和禮品的形象出現(xiàn)在市場(chǎng)上,一直未受到國(guó)家有關(guān)部門(mén)嚴(yán)密有效的監(jiān)督管理。

二、電子式體溫計(jì)

目前有很多類型的新式體溫計(jì)。電子式體溫計(jì)利用某些物質(zhì)的物理參數(shù)(如電阻、電壓、電流等)與環(huán)境溫度之間存在的確定關(guān)系,將體溫以數(shù)字的形式顯示出來(lái),讀數(shù)清晰,攜帶方便。其不足之處在于示值準(zhǔn)確度受電子元件及電池供電狀況等因素影響,不如玻璃體溫計(jì)。

三、耳式體溫計(jì)

體溫計(jì)一般在腋下、口腔、直腸等處使用,在實(shí)際應(yīng)用中,人們普遍感覺(jué)不方便或不舒服。耳式體溫計(jì)是通過(guò)測(cè)量耳朵鼓膜的輻射亮度,非接觸地實(shí)現(xiàn)對(duì)人體溫度的測(cè)量。只需將探頭對(duì)準(zhǔn)內(nèi)耳道,按下測(cè)量鈕,僅有幾秒鐘就可得到測(cè)量數(shù)據(jù),非常適合急重病患者、老人、嬰幼兒等使用。但在使用初期,使用者由于不太熟悉這種操作方式,可能會(huì)得到幾個(gè)不同的測(cè)量數(shù)據(jù),一般來(lái)講實(shí)測(cè)最大值即是所要數(shù)據(jù)。使用者熟悉后會(huì)比較滿意這種體溫計(jì)。

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